Bài giảng về sự rơi tự do - Vật lí 10

Bài giảng về sự rơi tự do - Vật lí 10

Trong bài viết này  sẽ giới thiệu tới các bạn một nội dung học rất quan trọng và bổ ích về lý thuyết rơi tự do!

I. Lý thuyết

Trong vật lý Newton, rơi tự do là bất kỳ chuyển động nào của vật thể với lực hấp dẫn là lực duy nhất tác động lên vật thể đó. Trong bối cảnh của thuyết tương đối rộng, trọng lực bị giảm theo đường cong không gian-thời gian, một vật thể trong trạng thái rơi tự do không có lực nào tác động lên nó và chuyển động theo đường trắc địa. Bài viết này chỉ liên quan đến khái niệm rơi tự do trong vật lý Newton.

Nếu bỏ qua sức cản của môi trường (không khí, nước), theo Galileo thì mọi vật rơi tự do đều có cùng tốc độ (trong chân không)

1. Khái niệm

• Trong môi trường không khí: Thông thường với môi trường cơ bản vật nặng có thể rơi nhanh hơn vật nhẹ, tuy nhiên với lý thuyết rơi tự do thì điều đó là không chắc chắn.
• Đối với môi trường đặc biệt là môi trường chân không thì các vật đều có tốc độ và tương quan rơi như nhau, chỉ chịu duy nhất tác động từ trọng lực.

2. Những đặc điểm của chuyển động rơi tự do

Các đặc điểm dùng để nhận biết thế nào là rơi tự do, gồm 3 ý sau đây:

+ Phương rơi là thẳng đứng không chịu tác động có ma sát hay tác động từ ngoại cảnh.

+ Chiều rơi của mọi vật là từ trên xuống dưới do đặc điểm tác động từ trọng lực

+ Chuyển động của vật là chuyển động theo chiều hướng gia tăng tốc độ, nhanh dần đều

+ Khi rơi không vận tốc đầu, có công thức tính vận tốc là \( v=gt\) (với g là gia tốc rơi tự do) và công thức tính đường đi là \(s=\dfrac{1}{2}gt^2\) (với s là đường đi và t là thời gian rơi).

3. Gia tốc rơi tự do

Đặc điểm nhận biết từ gia tốc của các vật rơi tự do là với các vị trí nào đó ta xác định trên Trái Đất hoàn toàn có thể xác định được gia tốc quy ước là g. Tính theo con số chính xác thì hằng số g = 9,8 m/s2 hoặc g ≈ 10 m/s2.

Sự rơi tự do

II. Bài tập sự rơi tự do

1. Tự luận

Áp dụng các công thức sau vào giải bài tập: công thức tính vận tốc là \( v=gt\) (với g là gia tốc rơi tự do) và công thức tính đường đi là \(s=\dfrac{1}{2}gt^2\) (với s là đường đi và t là thời gian rơi).

Bài 1: Cho bất kỳ rơi tự do biết rằng tốc độ v = 20 m/s. Gia tốc g = 10 m/s2 tìm khoảng cách rơi thỏa mãn giả thuyết của đầu bài?

Hướng dẫn:

Công thức tính vận tốc thực tế: \(v = v_0 + gt ⇒ t =\dfrac{ v}{g} = 2s\)

Suy ra khoảng cách rơi hợp lý là: \(h = S =\dfrac{ 1}{2} gt^2 = 20 m\)

Bài 2: Cho bất kỳ rơi tự do biết rằng tốc độ v = 10 m/s. Gia tốc g = 10 m/s2 và khoảng cách rơi thỏa mãn giả thuyết là 10m. Hỏi

a. Thời gian rơi cần thiết là bao lâu nếu vật rơi tự do.

b. Sau khi kết thúc vật đáp đất với vận tốc bao nhiêu.

Hướng dẫn:

a.Thời gian rơi cần thiết là bao lâu nếu vật rơi tự do là: 

Áp dụng công thức:  \(S = v_0t + \dfrac{1}{2} gt^2 ⇒ 100 = 10t + 5t^2 ⇒ t = 6.2s\) ( nhận ) hoặc t = -16.2s ( loại )

b. Sau khi kết thúc vật đáp đất với vận tốc là:

Áp dụng công thức \(v = v_0 + gt = 10 + 10.6.2 = 72 m/s\)

2. Trắc nghiệm

Câu 1:

Sự rơi tự do là : 

A. Một dạng chuyển động thẳng đều

B. Chuyển động không chịu bất cứ lực tác dụng nào

C. Chuyển động dưới tác dụng của trọng lực 

D. Chuyển động khi bỏ qua mọi lực cản

Câu 2:

Chuyển động của vật nào dưới đây sẽ được coi là rơi tự do nếu được thả rơi? 

A. Một mẩu phấn

B. Một chiếc lá bàng

C. Một sợi chỉ 

D. Một quyển sách

Câu 3:

Chọn phát biểu sai về chuyển động rơi tự do: 

A. Là chuyển động thẳng nhanh dần đều

B. Ở thời điểm ban đầu vận tốc của vật luôn bằng không

C. Tại mọi điểm ta xét gia tốc rơi của vật là như nhau 

D. Chuyển động theo phương thẳng đứng và chiều từ trên xuống

Câu 4:

Chọn phát biểu sai về chuyển động rơi tự do: 

A.  Vật có khối lượng càng lớn rơi càng nhanh

B. Đại lượng đặc trưng cho sự biến thiên vận tốc là gia tốc trọng trường

C. Vật có vận tốc cực đại khi chạm đất 

D. Sự rơi tự do là sự rơi chỉ chịu tác dụng của trọng lực

Câu 5:

Một vật rơi tự do từ độ cao 20m xuống đất. Cho g = 10 m/s2 . Tính vận tốc lúc ở mặt đất. 

A. 30 m/s

B. 20 m/s

C. 15 m/s 

D. 25 m/s

Câu 6:

Một vật rơi tự do khi chạm đất vật đạt v = 30 m/s. Lấy g = 9.8 m/s2. Độ cao mà vật được thả xuống là: 

A. 65.9 m

B. 45.9 m

C. 49.9 m 

D. 60.2 m

Câu 7:

Thả một hòn đá từ độ cao h xuống đất và hòn đá rơi trong 1s. Nếu thả hòn đá từ độ cao h’= 4h thì thời gian rơi là: 

A.  5s

B. 1s

C. 2s 

D. 4s

Câu 8:

Một vật được thả rơi không vận tốc đầu khi chạm đất có v = 70 m/s. Lấy g = 10 m/s2. Độ cao mà vật được thả xuống là: 

A. 260m

B.  255m

C.  250m 

D. 245m

Câu 9:

Chuyển động của vật nào dưới đây có thể coi như chuyển động rơi tự do? 

A. Một vận động viên nhảy dù đang rơi khi dù đã mở.

B. Một viên gạch rơi từ độ cao 3 m xuống đất.

C. Một chiếc thang máy đang chuyển động đi xuống. 

D. Một chiếc lá đang rơi.

Câu 10:

Đặc điểm nào sau đây không đúng cho chuyển động rơi tự do 

A. Gia tốc không đổi

B. Chuyển động đều

C. Chiều từ trên xuống 

D. Phương thẳng đứng

Câu 11:

Nhận xét nào sau đây là sai? 

A. Gia tốc rơi tự do là 9.8 m/s2 tại mọi nơi trên trái đất

B. Gia tốc rơi tự do thay đổi theo vĩ độ

C. Vecto gia tốc rơi tự do có chiều thẳng đứng hướng xuống dưới 

D. Tại cùng một nơi trên trái đất và độ cao không quá lớn thì gia tốc rơi tự do không đổi

Câu 12:

Một viên đá được thả từ một khí cầu đang bay lên theo phương thẳng đứng với vận tốc 5 m/s, ở độ cao 300 m. Viên đá chạm đất sau khoảng thời gian? 

A. 8.35s

B. 7.8s

C. 7.3s 

D. 1.5s

Câu 13:

Một vật được thả rơi tự do từ một độ cao so với mặt đất thì thời gian rơi là 5 s. Nếu vật này được thả rơi tự do từ cùng một độ cao nhưng ở Mặt Trăng (có gia tốc rơi tự do là 1,7 m/s2) thì thời gian rơi sẽ là? 

A. 12s

B. 8s

C. 9s 

D. 15.5s

Câu 14:

Từ một độ cao nào đó với g = 10 m/s2, một vật được ném thẳng đứng hướng xuống với vận tốc là 5 m/s. Sau 4 giây kể từ lúc ném, vật rơi được một quãng đường? 

A. 50m

B. 60m

C. 80m 

D. 100m

Câu 15:

Từ độ cao h=1m so với mặt đất, một vật được ném thẳng đứng hướng xuống với vận tốc 4 m/s. Cho g = 10 m/s2. Thời gian rơi của vật khi nó chạm đất là? 

A. 0.125s

B.  0.2s

C. 0.5s 

D. 0.4s

Câu 16:

Một vật rơi thẳng đứng từ độ cao 19,6 m với vận tốc ban đầu bang 0 (bỏ qua sức cản không khí, lấy g = 9,8 m/s2). Thời gian vật đi được 1 m cuối cùng bằng? 

A. 0.05s

B. 0.45s

C. 1.95s 

D.  2s

Câu 17:

Trong suốt giây cuối cùng, một vật rơi tự do đi được một đoạn đường bằng nửa độ cao toàn phần h kể từ vị trí ban đầu của vật. Độ cao h đo (lấy g = 9,8 m/s2) bằng? 

A. 9.8 m

B. 19.6 m

C. 29.4 m 

D. 57 m

Câu 18:

Một vật nhỏ rơi tự do từ các độ cao h = 80 m so với mặt đất. Lấy gia tốc rơi tự do g = 10 m/s2. Quãng đường vật đi được trong 1 giây cuối cùng trước khi chạm đất là? 

A.  5 m

B. 35 m

C. 45 m 

D. 20 m

Câu 19:

Một vật rơi tự do tại nơi có g = 10 m/s2. Trong 2 giây cuối vật rơi được 180 m. Thời gian rơi của vật là? 

A.  6s

B. 8s

C. 12s 

D. 10s

Câu 20:

Một vật được thả tự do với vận tốc ban đầu bằng 0 và trong giây cuối cùng nó đi được nửa đoạn đường rơi. Lấy g = 10 m/s2. Thời gian rơi của vật là? 

A. 0.6s

B. 3.4s

C. 1.6s 

D. 5s

Hy vọng rằng với những kiến thức mới về bài tập về sự rơi tự do trên đây, các bạn hoàn toàn có thể nắm chắc một cách dễ dàng và có những giờ học thư giãn!